《流體力學(xué)方程及熱傳導(dǎo)方程》課件

《流體力學(xué)方程及熱傳導(dǎo)方程》本課程旨在幫助您深入理解流體力學(xué)方程和熱傳導(dǎo)方程，并將其應(yīng)用于實(shí)際工程問(wèn)題。by課程簡(jiǎn)介課程目標(biāo)掌握流體力學(xué)方程和熱傳導(dǎo)方程的理論基礎(chǔ)，并能夠運(yùn)用這些方程解決實(shí)際問(wèn)題。課程內(nèi)容涵蓋流體靜力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、熱傳導(dǎo)、對(duì)流換熱和輻射換熱等內(nèi)容。流體力學(xué)的背景知識(shí)流體力學(xué)定義研究流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其與周?chē)h(huán)境相互作用的學(xué)科。流體力學(xué)應(yīng)用廣泛應(yīng)用于航空航天、水利工程、化工、能源等領(lǐng)域。流體力學(xué)重要性幫助我們理解自然現(xiàn)象，解決工程技術(shù)問(wèn)題，推動(dòng)科技進(jìn)步。流體的基本性質(zhì)密度單位體積的質(zhì)量。粘度流體抵抗流動(dòng)的能力。表面張力流體表面抵抗外力的能力。流體的三大保守定律質(zhì)量守恒系統(tǒng)中質(zhì)量總量保持不變。動(dòng)量守恒系統(tǒng)中動(dòng)量總量保持不變。能量守恒系統(tǒng)中能量總量保持不變。質(zhì)量守恒定律1控制體一個(gè)固定的空間區(qū)域。2質(zhì)量流量流體通過(guò)控制體表面的速率。3質(zhì)量守恒方程控制體內(nèi)的質(zhì)量變化率等于流入的質(zhì)量流量減去流出的質(zhì)量流量。動(dòng)量守恒定律牛頓第二定律物體所受合力的方向與物體的加速度方向相同。動(dòng)量物體的質(zhì)量乘以速度。動(dòng)量守恒方程系統(tǒng)中動(dòng)量變化率等于作用于系統(tǒng)的合力。能量守恒定律1熱力學(xué)第一定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。2熱量由于溫度差而傳遞的能量。3功力與位移的乘積。4能量守恒方程系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于熱量輸入減去功輸出。流體力學(xué)方程的建立1控制方程描述流體運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)方程。2連續(xù)方程表達(dá)質(zhì)量守恒定律。3動(dòng)量方程表達(dá)動(dòng)量守恒定律。4能量方程表達(dá)能量守恒定律。歐拉方程1無(wú)粘性流體不考慮流體的粘性力。2不可壓縮流體密度保持不變。3穩(wěn)態(tài)流體流體性質(zhì)不隨時(shí)間變化。伯努利方程能量守恒流體在流動(dòng)過(guò)程中，能量守恒。壓力能單位體積流體具有的勢(shì)能。動(dòng)能單位體積流體具有的動(dòng)能。納維-斯托克斯方程邊界條件固體邊界流體速度等于固體邊界的速度。自由表面流體壓力等于大氣壓。熱傳導(dǎo)的基本原理1熱能傳遞熱能從高溫物體傳遞到低溫物體。2溫度梯度溫度在空間上的變化率。3熱傳導(dǎo)率材料傳導(dǎo)熱量的能力。熱傳導(dǎo)的微分方程傅里葉定律熱流密度與溫度梯度成正比。熱傳導(dǎo)方程描述溫度隨時(shí)間和空間的變化。邊界條件和初始條件邊界條件定義邊界上的溫度或熱流。初始條件定義初始時(shí)刻的溫度分布。一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)1溫度分布沿一個(gè)方向變化。2熱流恒定不變。3熱傳導(dǎo)方程簡(jiǎn)化為一個(gè)常微分方程。二維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)溫度分布沿兩個(gè)方向變化。熱流恒定不變。熱傳導(dǎo)方程簡(jiǎn)化為一個(gè)偏微分方程。三維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)瞬態(tài)熱傳導(dǎo)溫度分布隨時(shí)間變化。熱流不恒定。熱傳導(dǎo)率的影響因素材料性質(zhì)不同材料的熱傳導(dǎo)率不同。溫度溫度越高，熱傳導(dǎo)率越大。壓力壓力越高，熱傳導(dǎo)率越大。對(duì)流換熱1流體運(yùn)動(dòng)流體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致熱量傳遞。2對(duì)流系數(shù)衡量對(duì)流換熱效率。3對(duì)流換熱方程描述對(duì)流換熱過(guò)程。輻射換熱電磁波熱量以電磁波的形式傳遞。輻射系數(shù)衡量材料吸收和發(fā)射輻射的能力。輻射換熱方程描述輻射換熱過(guò)程。復(fù)合傳熱過(guò)程1熱傳導(dǎo)熱量通過(guò)物體內(nèi)部傳遞。2對(duì)流換熱熱量通過(guò)流體運(yùn)動(dòng)傳遞。3輻射換熱熱量通過(guò)電磁波傳遞。4復(fù)合傳熱多種換熱方式同時(shí)存在。工程應(yīng)用實(shí)例11管道保溫利用保溫材料減少熱量損失。2熱交換器設(shè)計(jì)利用熱傳導(dǎo)和對(duì)流換熱進(jìn)行熱量交換。3太陽(yáng)能熱水器利用輻射換熱收集太陽(yáng)能。工程應(yīng)用實(shí)例21飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)考慮空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)機(jī)翼。2船舶推進(jìn)系統(tǒng)利用螺旋槳產(chǎn)生推力。3風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用風(fēng)能發(fā)電。工程應(yīng)用實(shí)例3氣象預(yù)報(bào)利用流體力學(xué)方程模擬大氣運(yùn)動(dòng)。水利工程利用流體力學(xué)原理設(shè)計(jì)水利工程?；み^(guò)程利用流體力學(xué)和熱傳導(dǎo)原理設(shè)計(jì)化工過(guò)程。本課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)復(fù)習(xí)與展望課程回顧回顧本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，重點(diǎn)掌握流體力學(xué)方程和熱傳導(dǎo)方程。未來(lái)展望未